[发明专利]土压平衡盾构机专用发泡剂

说明书

技术领域

本发明关于一种土压平衡盾构机施工专用发泡剂。

背景技术

随着城市地下空间的发展，用于地下空间施工的盾构施工法，是现代城市隧道建设卓有成效的施工方法，但早期使用的盾构，在地下掘进时，为了保持开挖面的稳定，一般都在隧道内施加压缩空气或降低隧道沿线地下水位，甚至采用化学注浆等辅助技术措施。由于以上措施不利于对施工安全、地面沉降以及环境保护的控制，因而限制了盾构的应用与发展，从而推动了封闭式平衡原理盾构技术的开发和应用。而在封闭式平衡原理盾构技术中，土压平衡式盾构技术由于适用的地质条件由软弱粘性土到砂和砂砾土，范围不断扩展，因此得到广泛应用，并且以其技术和经济上的优越性，己经成为隧道建设的主流。从而也使得土压平衡盾构机用添加剂的市场需求量很大，其中泡沫类添加剂以其优点明显成为目前最先进的土体改良剂。优点如下：

1、与空气和清水比较，由于发泡剂的泡沫的悬渣能力高，因此可用较低的环空上返流速（仅为空气的3～6%），大大降低对井壁的冲蚀。

2、要求的风量和相应的风压较低，用同样的压风机可以比空气钻得更深。

3、与液体钻井液相比可以节约大量用水（仅为液体钻井液的1/10～1/500），可以有效地解决沙漠、高山、寒冻、严重漏失和干旱地区钻进的缺水问题。

4、泡沫比重轻，井内压力小，仅为水的1/20～1/30，特别适于低压地层钻进。

5、泡沫中的表面活性剂具有润滑性，泡沫具有一定的弹性，有利于减轻钻具的振动，减少回转功率消耗，降低钻具的磨损。

6、泡沫具有一定的吸附性、粘结性和淤塞性，并且由于质量轻而动力惯性小，因此对井壁有较好的保护作用。

7、捕集岩粉效果好，消除了空气钻井时的粉尘污染问题。

8、能防止冻结地层钻进因空气吹洗温度升高而引起的井壁融化坍塌问题。

但是，随着地下工程的进一步扩大，不同地区的土层性质不同，即地质条件各不相同，而土压平衡式盾构施工成功的关键是将开挖面切削下来的土体在压力舱内调整成一种“塑性流动状态”，以免开挖土在压力舱内发生闭塞、结饼、喷涌和开挖面失稳等工程事故。当地质条件不适合，就必须向开挖面和压力舱内注入添加剂。但目前使用的添加剂的气泡改良技术在可塑、硬塑状的粘土类地层，粘土质砂土地层，泥岩、泥质粉砂岩、母岩为花岗岩的残积土层，全风化岩层和强风化岩层等地层中掘进时易形成泥饼，当形成泥饼现象时会使掘进时刀盘的扭矩变小，推力大幅度增大，推进速度降低，出料少或几乎没有，泥饼的出现会造成掘进困难，使刀盘的温度急剧升，刀体受热膨胀，使刀圈产生偏磨或极剧磨损，若较长时间得不到处理，易造成地表塌方和盾构机严重损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效改善上述问题的发泡剂。

本发明中的土压平衡盾构机专用发泡剂按重量百分比计算，由以下组份组成：

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠6～12%，

脂肪酸二乙醇酰胺3～6%，

月桂酰胺丙基氧化胺3～6%，

脂肪醇硫酸钠4～5%，

甲基氯异噻唑啉酮0.2～0.3%，

乙二胺四乙酸二钠0.1～0.2%，

余下的是去离子水；

在常温下将各组分混合搅拌均匀制成外观为无色透明的水溶性液体，该液体在温度为25℃下的密度为1.05±0.05克每立方米，PH值在7±0.5。

优选地，按重量百分比计算，由以下成份组成：

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠9～12%，

脂肪酸二乙醇酰胺3～5%，

月桂酰胺丙基氧化胺3～6%，

脂肪醇硫酸钠4～5%，

甲基氯异噻唑啉酮0.2～0.3%，

乙二胺四乙酸二钠0.1～0.2%。

优选地，按重量百分比计算，由以下成份组成：

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠9～11%，

脂肪酸二乙醇酰胺4%，

月桂酰胺丙基氧化胺5%，

脂肪醇硫酸钠5%，

甲基氯异噻唑啉酮0.25%，

乙二胺四乙酸二钠0.15%。

优选地，按重量百分比计算，由以下成份组成：

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10%，

脂肪酸二乙醇酰胺4%，

月桂酰胺丙基氧化胺5%，

脂肪醇硫酸钠5%，

甲基氯异噻唑啉酮0.25%，

乙二胺四乙酸二钠0.15%。

优选地，按重量百分比计算，由以下成份组成：